淺談雙碳目標下電動汽車有序充電及車網互動關鍵技術探究

hth下载地址 陳聰

摘要：本文立足全球能源危機大背景，聚焦電動汽車日益普及現狀，深入探討其有序充電與(yu) 車網互動技術相關(guan) 內(nei) 容。鑒於(yu) 大規模電動汽車無序充電給電力係統帶來用電壓力，尤其是加劇峰穀差擴大等問題，凸顯出規劃有序充電的緊迫性。同時結合我國截至2021年7月的電動汽車保有量及充電設施建設情況，詳細分析有序充電控製、充電設施優(you) 化規劃、與(yu) 可再生能源發電融合、大規模有序充電調度與(yu) 控製等關(guan) 鍵技術問題，並針對各問題提出相應解決(jue) 思路與(yu) 策略，旨在助力實現電動汽車與(yu) 電網的良性互動，推動雙碳目標的達成。

關(guan) 鍵詞：雙碳目標；電動汽車；有序充電；車網互動；全球能源危機

一、引言

在全球能源危機的嚴(yan) 峻形勢下，傳(chuan) 統能源供應麵臨(lin) 諸多不確定性與(yu) 挑戰，而電動汽車作為(wei) 一種以電能為(wei) 驅動的綠色交通方式，正日益普及開來。其憑借自身優(you) 勢在緩解能源壓力、減少碳排放等方麵被寄予厚望，然而，隨著電動汽車保有量的快速攀升，大規模電動汽車無序充電現象愈發凸顯，給電力係統帶來了新的用電壓力，例如導致用電峰穀差不斷擴大等問題，嚴(yan) 重影響電網的穩定運行與(yu) 高效利用。在此背景下，科學規劃電動汽車有序充電，妥善處理好其充電與(yu) 電力係統的協調關(guan) 係，成為(wei) 當下亟待解決(jue) 的重要課題，對於(yu) 保障能源的合理利用以及雙碳目標的實現都有著關(guan) 鍵意義(yi) 。

二、電動汽車在雙碳目標及能源危機背景下的發展現狀與(yu) 意義(yi)

（一）電動汽車的發展現狀

近年來，全球電動汽車市場呈現出蓬勃發展的態勢，我國更是走在前列。截至2021年7月，我國電動汽車保有量已達630萬(wan) 輛，與(yu) 之相配套的充電基礎設施建設也取得了顯著成果，累計建設充電站6.6萬(wan) 座、換電站716座、公共充電樁92.3萬(wan) 台，逐步構建起覆蓋一定範圍的充電網絡，為(wei) 電動汽車的日常使用提供了必要的保障。從(cong) 全球範圍來看，眾(zhong) 多國家和地區都在不斷加大對電動汽車產(chan) 業(ye) 的支持力度，無論是研發投入、政策扶持還是市場推廣等方麵，都促使電動汽車越來越多地出現在人們(men) 的生活中。

（二）電動汽車對實現雙碳目標及應對能源危機的意義(yi)

在全球能源危機下，傳(chuan) 統燃油能源供應緊張且其燃燒帶來的碳排放對環境造成巨大壓力。電動汽車以電能為(wei) 驅動能源，當其電能來源更多依托清潔能源時，可有效減少對傳(chuan) 統化石能源的依賴，從(cong) 能源利用角度緩解能源危機。同時，交通領域作為(wei) 碳排放的重要源頭之一，電動汽車的推廣應用能夠極大地削減因交通運輸產(chan) 生的二氧化碳排放量，對於(yu) 實現 “碳達峰、碳中和” 目標發揮著不可替代的作用，成為(wei) 應對能源與(yu) 環境雙重挑戰的有力舉(ju) 措。

三、電動汽車充電負荷對電網運行的影響

3.1無序充電帶來的挑戰

3.1.1增加電網調峰難度

電動汽車用戶充電行為(wei) 具有較大的隨機性，在缺乏有效引導的情況下，大量電動汽車集中在電網負荷高峰時段充電，會(hui) 使原本就緊張的電網高峰負荷進一步加劇，而低穀時段充電需求又過少，導致電網負荷峰穀差不斷擴大。以我國當前數百萬(wan) 輛的電動汽車保有量規模來看，若無序充電問題得不到解決(jue) ，這種峰穀差擴大的影響將更為(wei) 顯著，給電網的調峰工作帶來沉重負擔，增加了電網運行成本以及對調峰電源的依賴，影響電網的安全穩定運行。

3.1.2影響電網電能質量

無序充電時，電動汽車充電設備接入電網的隨機性可能造成局部電網的電壓波動、諧波汙染等電能質量問題。特別是在一些老舊小區等電網較為(wei) 薄弱的區域，大量電動汽車同時充電容易引發電壓越限等故障，影響周邊用戶的正常用電體(ti) 驗，進一步凸顯出有序充電規劃的必要性。

3.2作為(wei) 柔性負荷的積極作用

3.2.1平滑負荷曲線

電動汽車可以通過合理的充電時間安排，在電網負荷低穀時段充電，在高峰時段停止充電甚至向電網反饋電能（對於(yu) 具備雙向充電功能的車輛），起到 “削峰填穀” 的作用，使電網負荷曲線更加平緩，優(you) 化電網的整體(ti) 運行狀態，提高電網設備的利用率。即使麵對我國規模龐大的電動汽車群體(ti) ，若能實現有序充電，其在平滑負荷曲線方麵的作用將十分顯著，助力電網更好地應對用電壓力。

3.2.2降低電網運行成本

借助有序充電和車網互動，電網可以減少對調峰機組等昂貴的備用電源的依賴，降低發電成本以及電網的建設和運維成本。同時，通過更好地整合利用現有電力資源，避免電力資源的浪費，實現經濟效益的提升，對於(yu) 緩解能源危機下的資源緊張局麵有著積極意義(yi) 。

3.2.3助力可再生能源消納

新型電力係統中可再生能源的占比日益提高，但可再生能源具有間歇性、波動性等特點。電動汽車作為(wei) 可靈活調節的柔性負荷，可以根據可再生能源的發電情況，適時調整充電策略，例如在風電、光伏發電充足的時段增加充電量，從(cong) 而有效消納這些不穩定的可再生能源，提高整個(ge) 電力係統的清潔能源利用率，進一步契合雙碳目標及能源可持續發展的要求。

四、電動汽車有序充電與車網互動關鍵技術問題

4.1有序充電控製技術

有序充電控製旨在根據電網的運行狀態、用戶的充電需求以及相關(guan) 約束條件，對電動汽車的充電過程進行合理的引導和調控。常用的控製方法包括基於(yu) 價(jia) 格信號的控製，即通過峰穀電價(jia) 等價(jia) 格機製引導用戶主動選擇在低穀時段充電；還有基於(yu) 電網調度指令的控製，由電網運營管理部門根據實時電網負荷情況向電動汽車發送充電功率、充電時間等指令進行控製。但我國龐大的電動汽車用戶群體(ti) 使得這些方法在實際應用中麵臨(lin) 著用戶響應程度不確定、控製信息傳(chuan) 遞及時性等問題，需要進一步優(you) 化，以確保有序充電控製能有效覆蓋眾(zhong) 多的電動汽車，保障電網穩定。

4.2充電設施優(you) 化規劃

合理的充電設施布局對於(yu) 實現電動汽車有序充電至關(guan) 重要。需要綜合考慮城市規劃、交通流量、電網承載能力等多方麵因素，確定充電樁的數量、類型（快充、慢充）以及安裝位置等。以我國現有的電動汽車保有量和充電設施建設情況為(wei) 例，在大型商業(ye) 區、交通樞紐等人流量大且停車時間相對較長的地方，應適當增加快充樁的比例；而在居民區，則要結合居民用電負荷特點，合理規劃慢充樁數量及分布，避免對小區電網造成過大衝(chong) 擊，同時滿足不同區域電動汽車用戶的充電需求，提升整個(ge) 充電網絡的合理性與(yu) 有效性。

4.3與(yu) 可再生能源發電融合技術

要實現電動汽車與(yu) 可再生能源發電的深度融合，關(guan) 鍵在於(yu) 建立有效的信息交互和協同控製機製。一方麵，需要實時獲取可再生能源的發電功率、電量等信息；另一方麵，要準確掌握電動汽車的充電需求和可調節能力。通過構建智能的能源管理係統，根據可再生能源的發電情況動態調整電動汽車的充電策略，確保可再生能源盡可能多地被電動汽車消納，同時保障電動汽車的充電需求得到滿足，尤其在我國大力發展可再生能源以及電動汽車日益普及的背景下，這種融合技術的研究與(yu) 應用顯得更為(wei) 迫切。

4.4大規模有序充電調度與(yu) 控製技術

隨著我國電動汽車保有量的持續增長，麵對大規模電動汽車的充電調度與(yu) 控製成為(wei) 一個(ge) 複雜的係統工程。需要借助先進的信息技術，如大數據、雲(yun) 計算、物聯網等，對海量的電動汽車充電信息進行采集、分析和處理。同時，建立高效的調度模型和算法，綜合考慮電網安全、用戶滿意度、可再生能源消納等多目標優(you) 化問題，實現對大規模電動汽車充電行為(wei) 的精準調度與(yu) 有效控製，以應對數百萬(wan) 輛電動汽車充電帶來的複雜調度需求，保障電力係統的平穩運行。

五、hth下载地址充電樁收費運營雲(yun) 平台助力有序充電開展

5.1概述

AcrelCloud-9000hth下载地址充電柱收費運營雲(yun) 平台係統通過物聯網技術對接入係統的電動電動自行車充電站以及各個(ge) 充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，雲(yun) 閃付掃碼充電。

5.2應用場所

適用於(yu) 民用建築、一般工業(ye) 建築、居住小區、實業(ye) 單位、商業(ye) 綜合體(ti) 、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

5.3係統結構

係統分為(wei) 四層：

1）即數據采集層、網絡傳(chuan) 輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為(wei) 標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用於(yu) 采集充電回路的電力參數，並進行電能計量和保護。

3）網絡傳(chuan) 輸層：通過4G網絡將數據上傳(chuan) 至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、曆史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：係統管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平台。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區充電平台功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為(wei) 運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4hth下载地址充電樁雲(yun) 平台係統功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，同時可查看每個(ge) 站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平台管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

5.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平台管理人員可通過平台查看故障信息並進行派發處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成後將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

5.4.5統計分析

通過係統平台，從(cong) 充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

5.4.6基礎數據管理

在係統平台建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價(jia) 格策略、折扣、優(you) 惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

5.4.7運維APP

麵向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

5.4.8充電小程序

麵向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

5.5係統硬件配置

六、結論

在全球能源危機與(yu) 雙碳目標的雙重驅動下，電動汽車有序充電與(yu) 車網互動技術的研究與(yu) 應用對於(yu) 實現交通領域減碳、緩解能源壓力以及保障電網的穩定、高效運行具有重要意義(yi) 。盡管目前在有序充電控製、充電設施規劃、與(yu) 可再生能源融合以及大規模充電調度等方麵還存在諸多技術問題，但通過不斷探索相應的解決(jue) 策略，提升各關(guan) 鍵技術環節的水平，有望實現電動汽車與(yu) 電網的和諧共生、協同發展，為(wei) 我國乃至全球應對能源與(yu) 環境挑戰、達成雙碳目標貢獻積極力量。未來，還需進一步關(guan) 注技術的更新迭代以及市場和政策環境的變化，持續完善相關(guan) 技術體(ti) 係，推動電動汽車產(chan) 業(ye) 更好地服務於(yu) 雙碳戰略。

參考文獻：

[1]謝嘉城.雙碳目標下電動汽車有序充電與(yu) 車網互動技術研究[J]

[2]成曉倩.基於(yu) 共享電動單車軌跡數據挖掘的中小城市熱點探測與(yu) 居民出行行為(wei) 分析[J],2021.

[3]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版